專利名稱：載置臺結構和處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體晶片等被處理體的處理裝置和載置臺結構。
背景技術：
一般，在半導體集成電路的制造中，對半導體晶片等被處理體反復進行成膜處 理、蝕刻處理、熱處理、改性處理、結晶處理等各種單晶片處理，形成所希望的集成電 路。在進行上述各種處理時，與該處理的種類對應地將必要的處理氣體向處理容器內導 入，例如，在成膜處理的情況下導入成膜氣體或鹵素氣體，在改性處理的情況下導入臭 氧氣體，在結晶處理的情況下導入N2氣體等惰性氣體或O2氣體等。作為一片片地對半導體晶片實施熱處理的單晶片式的處理裝置的例子，在能夠 抽真空的處理容器內，例如設置內置有電阻加熱器的載置臺，在其上表面載置半導體晶 片，在以規定的溫度(例如100°c 1000°C)加熱的狀態下使規定的處理氣體流過，在規 定的處理條件下對晶片實施各種熱處理(專利文獻1 4)。因此，處理容器內的部件需 要應對這些加熱的耐熱性和即使暴露在處理氣體中也不會被腐蝕的耐腐蝕性。不過，對于載置半導體晶片的載置臺結構，一般情況下，使其具有耐熱性耐腐 蝕性，并且為了防止金屬混染(contamination)等金屬污染，例如在AlN等陶瓷材料中作 為發熱體埋入電阻加熱器等，在高溫下一體燒成來形成載置臺，另外在其它的工序中同 樣燒成陶瓷材料等來形成支柱，例如通過熱擴散接合將該一體燒成的載置臺與上述支柱 焊接，進行一體化，制造載置臺結構。并且，將這樣一體成型的載置臺結構在處理容器 內的底部立起設置。另外有時也代替上述陶瓷材料使用具有耐熱耐腐蝕性的、并且熱伸 縮較小的石英玻璃。此處對現有的載置臺結構的一例進行說明。圖8是表示現有的載置臺結構的一 例的剖面圖。該載置臺結構設置在能夠真空排氣的處理容器內，如圖8所示，該載置臺 結構具有由AlN等陶瓷材料形成的圓板狀的載置臺2。并且，該載置臺2的下表面的中 央部與同樣由例如AlN等陶瓷材料形成的圓筒狀的支柱4例如通過熱擴散接合來接合從而 一體化。于是，兩者通過熱擴散接合部6而氣密地接合。此處，上述載置臺2的大小， 例如在晶片尺寸為300mm的情況下，直徑為350mm左右，支柱4的直徑為56mm左右。 上述載置臺2內例如設置有由加熱器等構成的加熱機構8，對載置臺2上的作為被處理體 的半導體晶片W進行加熱。上述支柱4的下端部通過固定塊10固定在容器底部9，從而成為立起狀態。而 且，在上述圓筒狀的支柱4內，設置有上端通過連接端子12與上述加熱機構8連接的供 電棒14，該供電棒14的下端部側介由絕緣部件16向著下方貫通容器底部，向外部引出。 由此，防止處理氣體等侵入該支柱4內，防止上述供電棒14或連接端子12等被上述腐蝕 性的處理氣體腐蝕。不過，在對半導體晶片進行處理時，載置 臺2自身成為高溫狀態，這時，雖說構成支柱4的材料由熱傳導率并不那么好的陶瓷材料形成，但因為載置臺2與支柱4通 過熱擴散接合，所以大量的熱不可避免地沿該支柱4從載置臺2的中心側向支柱4側逃 逸。因此，特別是在載置臺2的升降溫時，載置臺2的中心部的溫度變低產生冷點(cool spot),而相對來說周邊部的溫度相對較高，在載置臺2的面內產生較大溫度差，其結果 存在下述問題，即，在載置臺2的中心部與周邊部之間產生較大的熱應力，載置臺2會發 生破損。特別是，雖然與處理的種類也有關，但載置臺2的溫度能夠達到700°C，所以上 述溫度差非常大，隨之會產生很大的熱應力。另外，除此之外還存在載置臺的升降溫的 反復會促進上述熱應力引起的破損的問題。另外，載置臺2和支柱4的上部成為高溫狀態發生熱膨脹，另一方面支柱4的兩 端部由固定框10固定在容器底部9，所以應力集中在載置臺2與支柱4的上部的接合處， 存在以該部分為起點發生破損的問題。為解決上述問題點，不通過熱擴散接合來氣密地將上述載置臺2與支柱4 一體接 合，而是使具有高溫耐熱性的金屬密封部件等介于其間，由陶瓷材料或石英等構成的銷 或螺栓來寬松地將兩者連結。這時，因為在上部連結部產生微小的間隙，所以為了防止例如腐蝕性的處理氣 體通過該微小的間隙侵入支柱4內，向上述支柱4內供給N2氣體、Ar氣體、He氣體等 惰性氣體作為吹掃氣體。根據這樣的結構，上述載置臺與支柱的上端部并沒有被牢固地 連結，所以從載置臺的中心側向支柱側逃逸的熱量減少。因此載置臺的中心部與周邊部 的溫度差得到抑制，能夠防止較大的熱應力施加在它們之間。不過，在這種情況下，供給到上述支柱4內的吹掃氣體會不可避免地通過上述 微小的間隙向處理容器內的處理空間側泄漏，其結果為，存在下述問題，即，不僅不能 夠在高真空下執行處理，因為吹掃氣體會大量消耗，還會有運轉成本高漲的問題。專利文獻1專利文獻2專利文獻3專利文獻4
日本特開平07-078766號公報 日本特開平06-260430號公報 日本特開2004-356624號公報 日本特開2006-295138號公報
發明內容
本發明著眼于上述問題點，為有效解決這些問題而設立。本發明是能夠防止載 置臺產生較大的熱應力，防止該載置臺自身發生破損的載置臺結構和處理裝置。另外， 本發明是能夠抑制加熱器供電棒或與其連接的加熱單元被氧化的載置臺結構和處理裝置。本發明的第一方面的載置臺結構，設置在能夠排氣的處理容器內，用于載置要 處理的被處理體，該載置臺結構的特征在于，包括由電介質形成的載置臺，其載置并 支承上述被處理體，并且設置有加熱上述被處理體的加熱機構；多個保護支柱管，其 從上述處理容器的底部側立起設置，上端部與上述載置臺的下表面接合，并且下端部開 放；加熱器供電棒，其插通上述保護支柱管內，并且上端部與上述加熱機構連接；吹掃 氣體流通用氣密室，其設置在上述處理容器的底部側，并且與上述保護支柱管內連通；和惰性氣體供給機構，其向上述吹掃氣體流通用氣密室內供給惰性氣體。像這樣，利用內部插通有加熱器供電棒的多個保護支柱管使載置被處理體的載 置臺從處理容器的底部立起從而進行支承，所以與現有結構的支柱相比，載置臺與保護 支柱管的接合部的面積減少，因此能夠相應地減少熱量的逃逸，抑制冷點的產生。于 是，能夠防止載置臺中產生較大的熱應力，防止該載置臺自身發生破損，并且，因為保 護支柱管與現有的支柱相比容積變小，所以能夠抑制防止腐蝕用的吹掃氣體的供給量。
另外，因為向與插通有加熱器供電棒的保護支柱管內連通的吹掃氣體流通用氣 密室流入惰性氣體，所以能夠抑制加熱器供電棒或與其連接的加熱機構被氧化。特別是如發明的第七方面所記載在那樣，通過使多個吹掃氣體流通用氣密室經 由加熱器收容空間內及保護支柱管內連通，能夠使惰性氣體沿保護支柱管內和加熱器收 容空間內流動，能夠進一步抑制加熱器供電棒或與其連接的加熱機構被氧化。本發明的第十方面的處理裝置，用于對被處理體實施處理，該處理裝置的特征 在于，包括能夠排氣的處理容器；用于載置上述被處理體的如發明的第一至第九中任 一方面所述的載置臺結構；和向上述處理容器內供給氣體的氣體供給機構。根據本發明的載置臺結構和處理裝置，利用內部插通有加熱器供電棒的多個保 護支柱管使載置被處理體的載置臺從處理容器的底部立起從而進行支承，所以與現有結 構的支柱相比，載置臺與保護支柱管的接合部的面積減少，因此能夠相應地減少熱量的 逃逸，抑制冷點的產生。于是，能夠防止載置臺中產生較大的熱應力，防止該載置臺自 身發生破損，并且，因為保護支柱管與現有的支柱相比容積變小，所以能夠抑制防止腐 蝕用的吹掃氣體的供給量。另外，因為向與插通有加熱器供電棒的保護支柱管內連通的吹掃氣體流通用氣 密室流入惰性氣體，所以能夠抑制加熱器供電棒或與其連接的加熱機構被氧化。
圖1是表示具有本發明的載置臺結構的處理裝置的截面結構圖。圖2是載置臺結構的放大剖面圖。圖3是表示載置臺結構的安裝部的放大剖面圖。圖4是表示載置臺結構的下部的水平截面的示意圖。圖5是表示載置臺的加熱機構的加熱器線的配置狀態的平面示意圖。圖6是表示本發明的載置臺結構的第一變形實施例的下部的水平截面的示意 圖。圖7是表示在本發明的載置臺結構中將加熱器線分割為兩個區時的第二變形實 施例中的下部的水平截面的示意圖。圖8是表示現有的載置臺結構的一例的剖面圖。附圖標記說明20處理裝置22處理容器24噴淋頭部(氣體供給機構)48排氣系統
54載置臺結構58載置臺60，60A, 60B, 60C 保護支柱管61加熱器供電棒62A，62B吹掃氣體流通用氣密室63惰性氣體供給機構64載置臺主體66熱擴散板68加熱機構72收容槽74加熱器收容空間96兼用供電棒100安裝臺座104管固定臺136加熱器電源部150惰性氣體導入路152惰性氣體排出路158氣體通路164氣體通路W半導體晶片(被處理體)
具體實施例方式以下，基于
本發明的載置臺結構和處理裝置的合適的一實施方式。圖 1是表示具有本發明的載置臺結構的處理裝置的截面結構圖，圖2是載置臺結構的放大剖 面圖，圖3是表示載置臺結構的安裝部的放大剖面圖，圖4是表示載置臺結構的下部的水 平截面的示意圖，圖5是表示載置臺的加熱機構的加熱器線的配置狀態的平面示意圖。 此處以用等離子體進行成膜處理為例進行說明。如圖所示，該處理裝置20具有例如截面的內部形成為大致圓形的鋁制(包含鋁 合金)的處理容器22。在該處理容器22內的頂部，隔著絕緣層26設置有用于導入必要 的處理氣體例如成膜氣體的氣體供給機構即噴淋頭部24，從設置于其下表面即氣體噴射 面28的多個氣體噴射孔32A、32B向處理空間S噴射處理氣體。該噴淋頭部24兼作等 離子體處理時的上部電極。在該噴淋頭部24內，形成有劃分成兩個中空狀的區域的擴散室30A、30B,在 將導入此處的處理氣體沿平面方向擴散后，通過分別與各氣體擴散室30A、30B連通的各 氣體噴射孔32A、32B進行噴射。即氣體噴射孔32A、32B矩陣狀配置。該噴淋頭部24 的整體由例如鎳或哈司特(〃 7 f π 4 )(注冊商標)等鎳合金、鋁、或鋁合金形成。另 外，作為噴淋頭部24，根據使用的氣體種類，存在氣體擴散室為1個或3個以上的情況。而且，在該噴淋頭部24與處理容器22的上端開口部的絕緣層26的接合部，例 如隔著由O形環等形成的密封部件34，對處理容器22內的氣密性加以維持。而且，該噴淋頭部24通過匹配電路36與例如13.56MHz的等離子體用的高頻電源38連接，能夠 在必要時生成等離子體。該頻率并不限定于上述13.56MHz。另外，在處理容器22的側壁，設置有用于對該處理容器22內搬入搬出作為被處 理體的半導體晶片W的搬入搬出口 40，并且在該搬入搬出口 40設置有能夠氣密地進行開 閉的門閥42。而且，在該處理容器22的底部44的側部，設置有排氣口 46。該排氣口 46與用 于對處理容器22內排氣的例如抽真空的排氣系統48連接。該排氣系統48具有與上述排 氣口 46連接的排氣通路49，該排氣通路49依次設置有壓力調整閥50和真空泵52，能夠 將處理容器22維持在所希望的壓力。另外，按照處理狀態的不同，存在將處理容器22 內設置為接近大氣壓的壓力的情況。而且，在該處理容器22內的底部44設置有從此處立起的作為本發明的特征的載 置臺結構54。具體地說，該載置臺結構54主要包括載置臺58，其用于在上表面載置 并支承上述被處理體；多個保護支柱管60，其與上述載置臺58連接，并用于使上述載置 臺58從上述處理容器22的底部44立起地加以支承；加熱器供電棒61，其插通于這些保 護支柱管60內；吹掃氣體流通用氣密室62A、62B(參照圖2)，其設置在處理容器22的 底部44側，與上述加熱器供電棒61所插通的保護支柱管60內連通；和惰性氣體供給機 構63，其向該吹掃氣體流通用氣密室62A、62B內供給惰性氣體。另外，此處如后面所 述，為插通兼用供電棒也設置保護支柱管60。在圖1中，為使發明易于理解，各保護支柱管60記為在橫向排列，但實際上如 圖4所示地集中設置在載置臺58的中央部。具體地說，上述載置臺58整體由電介質形 成，此處該載置臺58包括厚度較厚的由透明的石英形成的載置臺主體64;和熱擴散板 66，該熱擴散板66設置在該載置臺主體64的上表面側，由與上述載置臺64不同的不透 明的電介質形成，例如由作為耐熱材料的氮化鋁(AlN)等陶瓷材料形成。另外，該熱擴 散板66也可以由含有大量氣泡的不透明石英形成。而且，在上述載置臺主體64內，例如以埋入的方式設置有加熱機構68，并且在 上述熱擴散板66內以埋入的方式設置有兼用電極69。這樣，在該熱擴散板66的上表面 載置上述晶片W，利用來自上述加熱機構69的輻射熱隔著熱擴散板66對該晶片W進行 加熱。如圖2和圖5所示，該加熱機構68例如具有由碳線構成的加熱器線70，在載置 臺主體64的大致整個面上設置成一定的圖案形狀。另外，該加熱器線70并不限定于碳 線，能夠使用從由碳線、鎢線、鉬線構成的組中選擇的一個材料。具體地說，載置臺主體64例如分割為上下二片的分割體64A、64B，在其中一 片分割體例如分割體64A的表面，如圖5所示在整個面上一筆畫狀地形成收容槽72，沿 著該收容槽72內配置上述加熱器線，之后將上述分割體64A、64B焊接或熔接接合。由 此，上述收容槽72被密閉成為加熱器收容空間74，成為在該加熱器收容空間74內以埋入 的方式配置上述加熱器線70的狀態，形成一個區的加熱機構68。這種情況下，加熱器線 70的起點與終點位于載置臺主體64的中心部。另外，上述兼用電極69如上所述地設置在不透明的熱擴散板66內。該兼用電 極69由例如形成為網眼狀的導體線構成，該兼用電極69的連接端子位于載置臺58的中心部。此處，該兼用電極69兼用靜電卡盤用的卡盤電極和作為用于實施高頻電的下部電 極的高頻電極。另外，在上述載置臺58，形成有沿該上下方向貫通的多個例如3個銷插通孔 76(圖1中只表示了兩個)，上述各銷插通孔76中配置能夠上下移動地以松動配合狀態插 通的頂起銷78。該頂起銷78的下端配置有圓弧狀的例如氧化鋁等陶瓷制的頂起環80， 上述各頂起銷78的下端搭在該頂起環80上。從該頂起環80延伸的臂部82，與貫通處理 容器22的底部44設置的出沒桿84連結，該出沒桿84能夠通過致動器86升降。由此，在晶片W的交接時使上述各頂起銷78從各銷插通孔76的上端向上方出 沒。另外，在上述出沒桿84的處理容器22的底部44的貫通部，設置有能夠伸縮的波紋 管88，上述出沒桿84能夠在維持處理容器22內的氣密性的同時升降。此處，上述銷插通孔76如圖2所示由貫通孔92形成，該貫通孔92在連結上述載 置臺主體64和上述熱擴散板66的連結件即螺栓90中沿著其長度方向形成。具體地說， 在上述載置臺主體64和熱擴散板66形成有通過上述螺栓90的螺栓孔(未圖示)，在該螺 栓孔中插通形成有上述貫通孔92的螺栓90，通過螺母94將其堅固，由此使上述載置臺主 體64與熱擴散板66結合。這些螺栓90和螺母94例如由氮化鋁或氧化鋁等陶瓷材料， 或金屬污染的可能性較小的金屬材料例如鎳等高融點金屬、哈司特等合金等形成。而且，如上所述，此處三根保護支柱管60如圖4所示地集中設置在載置臺58的 中心部。各保護支柱管60由電介質形成，具體而言，由與上述載置臺主體59相同的電 介質材料例如石英形成，各保護支柱管60例如通過熱焊接而氣密地與上述載置臺主體59 的下表面一體地接合。而且，此處三根保護支柱管60中，二根保護支柱管60A、60B內以松動配合狀 態插通有上述加熱器供電棒61，剩余的一根保護支柱管60C內以松動配合狀態插入有兼 用供電棒96。S卩，對于加熱器線70，進電和出電用的二根加熱器供電棒61分別單獨地插 通保護支柱管60內，各加熱器供電棒61的上端分別與上述加熱器線70的兩端電連接。 這種情況下，兩保護支柱管60內與收容加熱器線70的加熱器收容空間74內成為連通狀 態。上述各加熱器供電棒61例如由碳、鎳合金、鎢合金、鉬合金等構成。另外，對于兼用電極69，上述兼用供電棒96插通保護支柱管60內，該兼用供電 棒96的上端通過連接端子96A(參照圖2)與兼用電極69電連接。上述兼用供電棒96例 如由鎳合金、鎢合金、鉬合金等構成。此處，供電棒61、96并不僅是堅硬的棒狀部件， 也包含絞接多根線材形成的具有撓性的棒狀部件。另外，處理容器22的底部44例如由不銹鋼形成，如圖2和圖3所示，該中央部 形成有導體引出口 98，例如由不銹鋼等構成的安裝臺座100通過O形環等密封部件102 氣密地安裝固定在該導體引出口 98的內側。而且，在該安裝臺座100上，設置有固定上述各保護支柱管60的管固定臺104。 上述管固定臺104由與上述各保護支柱管60相同的材料形成，即此處由石英形成。而 且，與插通上述兼用供電棒96的保護支柱管60C對應地，以貫穿上述管固定臺104和安 裝臺座100的方式形成有貫通孔106。并且上述保護支柱管60C的下端部與上述管固定 臺104的上表面通過熱焊接等接合固定。于是，在管固定臺104的上表面形成有焊接部 101C。
而且，在上述管固定臺104與安裝臺座100的接合面，例如由O形環構成的密封 部件107C以包圍上述貫通孔106的方式介于上述管固定臺104與安裝臺座100之間。另 外，上述兼用供電棒96的下端部例如與由鉬等形成的導電性的金屬棒108C接合，該金屬 棒IOC以松動配合狀態插通在上述貫通孔106內，向處理容器22的底部44側突出。在 該金屬棒108C的周圍，例如通過釬焊氣密地覆蓋有例如由氧化鋁等陶瓷構成的絕緣套管 110。該絕緣套管110的部分，通過由O形環等構成的密封部件112氣密地貫通形成在例 如由鋁合金構成的密封板111上的貫通孔，向外引出。該密封板111通過螺栓114安裝固定在安裝臺座100的下表面，在該安裝臺座 100與密封板111之間，例如由O形環構成的密封部件116以包圍上述絕緣套管110的方 式介于該安裝臺座100與密封板111之間，將內部維持為氣密。此處，在上述保護支柱 管60C內，以減壓氣氛封入有例如N2或Ar等惰性氣體。另外，與插通上述加熱器供電棒61的保護支柱管60A、60B相對應地，以貫 穿上述管固定臺104和安裝臺座100的方式形成有貫通孔120、122，并且，這些貫通孔 120、122的安裝臺座100的部分的內徑設定為比管固定臺104的部分的內徑稍大。而且，上述保護支柱管60A、60B分別插通上述各貫通孔120、122內，以其下 端部在安裝臺座100的各貫通孔120、122內開放。另外，上述管固定臺104的上表面與 上述各保護支柱管60A、60B的周圍通過熱焊接接合固定。于是，在管固定臺104的上 表面形成有熔接部101A、101B。另外，在管固定臺104與安裝臺座100的接合面，例如 由O形環構成的密封部件107A、107B分別以包圍上述各貫通孔120、122的方式介于管 固定臺104與安裝臺座100之間。另外，上述各加熱器供電棒61的下端部例如分別與由鉬等形成的導電性的金屬 棒108A、108B接合，其下端部向處理容器22的底部44側突出。在上述各金屬棒108A、 108B,例如由氧化鋁等陶瓷構成的圓柱狀的絕緣套管124A、124B，以被其貫通的方式從 上述各保護支柱管60A、60B的下端部稍微離開地安裝固定。該絕緣套管124A、124B與 各金屬棒108A、108B例如通過釬焊而氣密地安裝。另外，在上述絕緣套管124A、124B的各外周面與安裝臺座100的上述各貫通孔 120、122的內周面之間，分別存在由O形環等構成的密封部件126A、126B，用于維持氣 密性。由此，上述安裝臺座100的各貫通孔120、122內成為氣密的空間，此處形成上述 吹掃氣體流通用氣密室62A、62B，這些吹掃氣體流通用氣密室62A、62B為分別與保護 支柱管60A、60B內連通的狀態。像這樣，在固定各保護支柱管60的下端部的管固定臺104的周邊部，以包圍該 管固定臺104的周圍的方式設置有由例如不銹鋼等形成的固定夾具130，該固定夾具130 通過螺栓131固定在安裝臺座100側。此處，對各部件的尺寸的一例進行說明，載置臺58的直徑在與300mm (12英寸) 的晶片對應的情況下為340mm左右，在與200mm (8英寸)晶片對應的情況下為230mm 左右，在與400mm (16英寸)晶片對應的情況下為460mm左右。另外，各保護支柱管60 的直徑為8 16mm左右，各供電棒61、96的直徑為4 6mm左右。另外，為對上述吹掃氣體流通用氣密室62A、62B供給惰性氣體，設置有上述惰 性氣體供給機構63 (參照圖1)。具體地說，該惰性氣體供給機構63如圖1至圖3所示，具有向上述吹掃氣體流通用氣密室62A、62B導入惰性氣體的惰性氣體導入路150，和從 上述吹掃氣體流通用氣密室62A、62B使導入的惰性氣體排出的惰性氣體排出路152。在圖示例中，上述惰性氣體導入路150與上述兩個吹掃氣體流通用氣密室62A、 62B內的一個吹掃氣體流通用氣密室62A連通。該惰性氣體導入路150的途中依次設置 有如質量流控制器這樣的流量控制器154和氣體供給時為開狀態的開閉閥156，能夠按照 需要將作為惰性氣體的例如N2氣體一面進行流量正控制一面進行供給。另外，作為惰性 氣體，也可以代替N2使用Ar、He等稀有氣體。作為該惰性氣體導入路150的一部分， 例如在上述處理容器22的底部44和上述安裝臺座100通過穿孔形成有與上述一個吹掃氣 體流通用氣密室62A連通的氣體通路158 (參照圖3)。另外，在上述底部44與安裝臺座 100的接合面，例如由O形環構成的密封部件160以包圍上述氣體通路158的方式介于上 述底部44與安裝臺座100之間，維持該部分的密封性。另外，惰性氣體排出路152與另一吹掃氣體流通用氣密室62B連通，并且其下游 側和排氣系統48的壓力調整閥50與真空泵52之間的排氣通路49 (參照圖1)連接，能夠 將吹掃氣體流通用氣密室62B內的氣氛抽真空。另外，該惰性氣體排出路152的途中設 置有開閉閥162，能夠控制是否抽真空。作為該惰性氣體排出路152的一部分，在上述處理容器22的底部44和上述安 裝臺座100，例如通過穿孔形成有與上述另一吹掃氣體流通用氣密室62B連通的氣體通路 164(參照圖3)。另外，在上述底部44與安裝臺座100的接合面，例如由O形環構成的 密封部件166以包圍上述氣體通路164的方式介于上述底部44與安裝臺座100之間，維 持該部分的密封性。由此，從惰性氣體導入路150向一個吹掃氣體流通用氣密室62A內導入的氮氣 (惰性氣體)，依次流過一個保護支柱管60A內、載置臺5的加熱器收容空間74內、另一 保護支柱管60B內、另一吹掃氣體流通用氣密室62B內和惰性氣體排出路152，向排氣系 統48側排出。此處回到圖1，與加熱機構68的各加熱器供電棒61連接的各配線132、134與上 述加熱器電源部136連接，基于由未圖示的熱電偶測定的溫度，控制對上述加熱機構68 的供電量，維持所希望的溫度。另外，在與上述兼用供電棒96連接的配線138，分別連接有靜電卡盤用的直流 電源140和用于施加偏壓用高頻電的高頻電源142，能夠對載置于載置臺58上的晶片W 進行靜電吸附，并在處理時對作為下部電極的載置臺58施加高頻電作為偏壓。作為該高 頻電的頻率，例如能夠使用13.56MHz，另外能夠使用400kHz等，但該頻率并不限定于 此。另外，該處理裝置20的整體的動作，例如處理壓力的控制、載置臺58的溫度控 制、處理氣體的供給或供給停止、惰性氣體供給機構63所進行的惰性氣體的供給或供給 停止等，例如通過由計算機等構成的裝置控制部170進行。而且，該裝置控制部170具 有存儲上述動作所必需的計算機程序的存儲介質172。該存儲介質172由軟盤、CD(光 盤)、硬盤或閃存等構成。接著，對上述結構的使用等離子體的處理裝置20的動作進行說明。首先，未處 理的半導體晶片W被保持在未圖示的搬送臂上，通過開狀態下的門閥42、搬入搬出口 40搬入處理容器22內，該晶片W在交接到上升的頂起銷78上之后，通過使該頂起銷78下 降，使晶片W載置在載置臺結構54的被各保護支柱管60支承的載置臺58的熱擴散板66 的上表面，進行支承。這時，利用直流電源140對設置于載置臺58的熱擴散板66的兼 用電極69施加直流電壓，靜電卡盤發揮作用，將晶片W附著在載置臺58上進行保持。 另外，也存在代替靜電卡盤使用對晶片W的周邊部進行按壓的夾具機構的情況。接著，一面分別進行流量控制，一面分別向噴淋頭部24供給各種處理氣體，利 用氣體噴射孔32A、32B噴射該氣體，向處理空間S導入。然后，持續排氣系統48的真 空泵52的驅動，將處理容器22內的氣氛抽真空，調整壓力調整閥50的閥開度，將處理 空間S的氣氛維持為規定的處理壓力。這時，晶片W的溫度維持在規定的處理溫度。 即，利用加熱器電源部136對構成載置臺58的加熱機構68的加熱器線70施加電壓，由 此使其發熱。其結果為，晶片W被來自加熱器線70的熱升溫加熱。另外，熱擴散板66中 設置有未圖示的熱電偶，基于其測定值，加熱器電源部136通過反饋進行溫度控制。因 此，能夠進行溫度控制，使得晶片W的溫度總為面內均勻性較高的狀態。這時，按照處 理的種類的不同，載置臺58的溫度例如能夠到達700°C左右。另外，在進行等離子體處理時，通過驅動高頻電源38，對作為上部電極的噴淋 頭部24與作為下部電極的載置臺58之間施加高頻，在處理空間S生成等離子體進行規定 的等離子體處理。另外，這時通過從偏壓用的高頻電源142對設置于載置臺58的熱擴散 板66中的兼用電極69施加高頻電，能夠進行等離子體離子的引入。在此，對上述載置臺結構54的功能進行詳細說明。首先，如上所述，通過兩根 加熱器供給棒61向加熱機構68的加熱器線70供給電。而且，基于未圖示的熱電偶的測 定值利用反饋控制來控制供給電。另外，通過兼用供電棒96向兼用電極69施加靜電卡盤用的直流電壓和偏壓用的 高頻電。而且，上述各加熱器供電棒61和兼用供電棒96，分別單獨地插通較細的保護支 柱管60內(60A 60C)，該保護支柱管60 (60A 60C)的上端氣密地與載置臺58的載 置臺主體64的下表面熱焊接。并且，這些保護支柱管60同時從載置臺58本身立起進行 支承。進一步地，在晶片的處理時，利用惰性氣體供給機構63，通過惰性氣體導入路 150向一個吹掃氣體流通用氣密室62A(參照圖3)內導入流量被控制的例如N2氣體作為惰 性氣體，進行吹掃。該N2氣體依次流經插通有一個加熱器供電棒61的保護支柱管60A 內、收容加熱器線70的加熱器收容空間74內、插通有另一加熱器供電棒61的保護支柱 管60B內和另一吹掃氣體流通用氣密室62B(參照圖4)，接著通過惰性氣體排出路152向 排氣系統48的排氣通路49真空排氣。在這樣的狀況下，對晶片W反復進行處理致使載置臺58的升溫和降溫反復進 行。而且，由于該載置臺58的溫度的升降，例如載置臺58的溫度達到上述700°C左右 時，熱伸縮導致在載置臺58的中心部產生沿半徑方向的距離0.2 0.3mm左右的熱伸縮 差。這時，在現有的載置臺結構的情況下，因為由非常硬的陶瓷材料形成的載置臺與直 徑較大的支柱通過熱擴散接合牢固地一體結合，雖說上述熱伸縮差僅為0.2mm 0.3mm 左右，但由于伴隨該熱伸縮差產生的熱應力的反復，載置臺與支柱的接合部發生破損的現象頻繁發生。而相對的，本發明中載置臺58由直徑為Icm左右的較細的多根此處為三根保護 支柱管60結合并支承，所以這些各保護支柱管60能夠跟隨載置臺58的水平方向的熱伸 縮而移動，于是能夠容許上述載置臺58的熱伸縮。其結果為，熱應力不會施加在載置臺 58與各保護支柱管60的接合部上，能夠防止各保護支柱管60的上端部和載置臺58的下 表面、即兩者的連結部發生破損。另外，由石英形成的上述各保護支柱管60通過焊接與載置臺58的下表面牢固結 合，但該保護支柱管60的直徑如上所述小至IOmm左右，其結果為，能夠減小從載置臺 58向各保護支柱管60的傳熱量。于是，能夠減少向各保護支柱管60側逃逸的熱，相應 地能夠在載置臺58大幅抑制冷點的發生。另外，上述加熱器供電棒61和兼用供電棒96分別由保護支柱管60覆蓋，所以 不會暴露在腐蝕性的處理氣體中，能夠防止腐蝕。另外，如上所述，N2氣體沿著插通有 加熱器供電棒61的保護支柱管60A、60B內和收容加熱器線70的加熱器收容空間74內 流動，所以該加熱器供電棒61和加熱器線70不會暴露在氧中，于是能夠防止它們因氧化 而劣化。特別是，當上述加熱器供電棒61和加熱器線70由高溫下在氧氣氛中比較容易 被氧化的碳構成的情況下，能夠更顯著地發揮上述氧化抑制效果。這時，進行吹掃的保護支柱管60A、60B,只要是能夠插通加熱器供電棒61的 尺寸即可，與現有的支柱4(參照圖8)相比容積非常小，其氣體量能夠比現有的載置臺結 構小，相應地也能夠減少惰性氣體的消耗量，能夠消減運轉成本。像這樣，根據本發明，利用內部插通有加熱器供電棒61的多個保護支柱管60， 將載置作為被處理體的半導體晶片W的載置臺58從處理容器2的底部立起，進行支承， 所以與現有結構的支柱相比，載置臺與保護支柱管的接合部的面積變少，熱的逃逸也相 應地減少，能夠抑制冷點的產生。于是，能夠防止載置臺58產生較大的熱應力，防止該 載置臺自身發生破損，并且因為該保護支柱管與現有的支柱相比容積變小，所以能夠抑 制防止腐蝕用的吹掃氣體的供給量。這種情況下，因為使兼用供電棒96插通保護支柱管60C內，也使用該保護支柱 管60C支承載置臺58，所以能夠穩定地支承該載置臺58。另外，向與加熱器供電棒61所 插通的保護支柱管60A、60B內連通的吹掃氣體流通用氣密室62A、62B流通惰性氣體， 所以能夠抑制加熱器供電棒61或與其連接的加熱機構68 (加熱器線70)被氧化。<第一變形實施例>在上述實施例中，如圖2至圖4所示，安裝臺座100的兩個吹掃氣體流通用氣 密室62A、62B在此處相互分離開地劃分而設置，但不限定于此，也可以如圖6所示地 構成。即，圖6是表示本發明的載置臺結構的第一變形實施例的下部的水平截面的示意 圖，此處上述兩個吹掃氣體流通用氣密室62A、62B間通過設置于安裝臺座100的旁通路 180連通。由此，導入到一個吹掃氣體流通用氣密室62人的N2氣體，不在上述保護支柱管 60A、60B和加熱器收容空間74內流動，而是通過旁通部180直接流向另一吹掃氣體流通 用氣密室62B內。這種情況下也能夠防止氧侵入上述保護支柱管60A、60B和加熱器收 容空間74內，所以能夠抑制上述加熱器供電棒61和加熱器線70被氧化。
<第二變形實施例>在上述各實施例中，以加熱機構68通過一個區的區域對載置臺58的整體進行加 熱的情況為例進行了說明，但并不限定于此，在將載置臺58劃分為同心圓狀或兩個以上 多個區的區域進行加熱的情況下，也能夠適用本發明。這種情況下，將構成加熱機構68的加熱器線70按區分割為多個同心圓狀，各 個分割的加熱器線分別與進電和出電的兩個加熱器供電棒連接。而且，與前面的實施例 相同的，每個加熱器供電棒均插通保護支柱管。圖7是表示在本發明的載置臺結構中如 上所述地將加熱器線分割為例如兩個區時的第二變形實施例中的下部的水平截面的示意 圖。另外，對于與之前參照圖1 圖6說明的結構部分相同的部分標記相同的參照符號。在以同心圓狀劃分的兩個區的區域對上述載置臺58進行加熱的情況下，加熱機 構68的加熱器線70被分割為兩個同心圓狀的內周區的加熱器線和外周區的加熱器線。在 圖7中，將例如與內周區的加熱器線連接的加熱器供電棒表示為二根加熱器供電棒61， 它們分別插通保護支柱管60A、60B內。上述各加熱器線分別設置在相對應的加熱器收 容空間內。另外，與外周區的加熱器線連接的加熱器供電棒表示為二根加熱器供電棒 61-1，它們分別插通保護支柱管60 (60D、60E)內。而且，在上述保護支柱管60D、60E 的下方，也分別形成有與之前的吹掃氣體流通用氣密室62A、62B相同結構的吹掃氣體流 通用氣密室62D、62E。與內周區對應的吹掃氣體流通用氣密室62A、62B和與外周區對 應的吹掃氣體流通用氣密室62D、62E中的一方的吹掃氣體流通用氣密室，例如吹掃氣體 流通用氣密室62A、62D通過設置于安裝臺座100的氣體通路182連通。另外，另一方 的吹掃氣體流通用氣密室62B、62E也通過設置于安裝臺座100的氣體通路124連通。由 此，能夠使作為惰性氣體的N2氣體在內周區的加熱器收容空間和外周區的加熱器收容空 間內并列地、即平行地流動。這種情況下，也能夠發揮與在之前的圖1至圖5中說明的實施例相同的作用效 果。另外，在該第二變形實施例的情況下，由于增加了二根保護支柱管60D、60E，能夠 相應地更穩定地支承載置臺58。另外，在圖7所示的第二變形實施例中，也可以不設置上述氣體通路182、 184，而是對與內周對應的保護支柱管60A、60B和與外周對應的保護支柱管60D、60E， 分別單獨地設置惰性氣體供給機構。即，可以對保護支柱管60D、60E也設置惰性氣體 導入路和惰性氣體排出路。另外，在像這樣以劃分為多個區的區域對載置臺58進行加熱 的情況下，也可以使各區的加熱器供給棒中的一個作為接地用的供電棒共用。另外，在以上的各實施例中，以能夠進行等離子體處理的處理裝置為例進行了 說明，但不進行等離子體處理而是進行通常的無等離子體的熱處理的處理裝置也能夠適 用本發明。這種情況下，能夠省略而不設置等離子體用的高頻電源38等，并且兼用電極 69和隨之的兼用供電棒96等也不設置。另外，在上述各實施例中，如上所述省略了設置在載置臺58的熱電偶的記載， 但構成該熱電偶的熱電偶棒當然能夠以插通上述結構的保護支柱管60內的方式設置。另外，在本實施例中，以使用等離子體的處理裝置為例進行了說明，但如上所 述，并不限定于此，能夠適用于使用將加熱機構68埋入載置臺58的載置臺結構的所有處理裝置，例如使用等離子體的等離子體CVD的成膜裝置、不使用等離子體的熱CVD的成 膜裝置、蝕刻裝置、熱擴散裝置、擴散裝置、改性裝置等。 另外，作為氣體供給機構并不限定于噴淋頭部24，例如可以利用插通處理容器 22內的氣體管嘴構成氣體供給機構。另外，此處作為被處理體以半導體晶片為例進行了 說明，但不限定于此，對于玻璃基板、LCD基板、陶瓷基板等均能夠適用本發明。
權利要求
1.一種載置臺結構，其設置在能夠排氣的處理容器內，用于載置要處理的被處理 體，該載置臺結構的特征在于，包括由電介質形成的載置臺，其載置并支承所述被處理體，并且設置有加熱所述被處理 體的加熱機構；多個保護支柱管，其從所述處理容器的底部側立起設置，上端部與所述載置臺的下 表面接合，并且下端部開放；加熱器供電棒，其插通于所述保護支柱管內，并且上端部與所述加熱機構連接； 吹掃氣體流通用氣密室，其設置在所述處理容器的底部側，并且與所述保護支柱管 內連通；禾口惰性氣體供給機構，其向所述吹掃氣體流通用氣密室內供給惰性氣體。
2.如權利要求1所述的載置臺結構，其特征在于 所述惰性氣體供給機構具有向所述吹掃氣體流通用氣密室導入惰性氣體的惰性氣體導入路；和 將導入所述吹掃氣體流通用氣密室的惰性氣體排出的惰性氣體排出路。
3.如權利要求2所述的載置臺結構，其特征在于 所述惰性氣體排出路被抽真空。
4.如權利要求1至3中任一項所述的載置臺結構，其特征在于 所述吹掃氣體流通用氣密室與所述加熱器供電棒對應地單獨設置。
5.如權利要求4所述的載置臺結構，其特征在于 所述各吹掃氣體流通用氣密室是連通的。
6.如權利要求1至5中任一項所述的載置臺結構，其特征在于所述加熱機構具有加熱器線，所述加熱器線配置在設于所述載置臺內的加熱器收容 空間內。
7.如權利要求6所述的載置臺結構，其特征在于所述多個吹掃氣體流通用氣密室經由所述保護支柱管內及所述加熱器收容空間內被 連通。
8.如權利要求6或7所述的載置臺結構，其特征在于所述加熱器線被同心圓狀地分割為多個區，并且按所述多個區而設置有所述惰性氣 體供給機構。
9.如權利要求6或8所述的載置臺結構，其特征在于所述加熱器線由從碳線、鎢線、鉬線構成的組中選擇的一種材料形成。
10.—種對被處理體實施處理的處理裝置，其特征在于，包括 能夠排氣的處理容器；用于載置所述被處理體的如權利要求1至9中任一項所述的載置臺結構；和 向所述處理容器內供給氣體的氣體供給機構。
全文摘要
本發明提供能夠防止載置臺產生較大的熱應力，防止該載置臺自身發生破損的載置臺結構和處理裝置。該載置臺結構設置在處理容器內，用于載置要處理的被處理體，包括由電介質形成的載置臺，其載置并支承被處理體，并且設置有加熱被處理體的加熱機構；多個保護支柱管，其從處理容器的底部側立起設置，上端部與載置臺的下表面接合，并且下端部開放；加熱器供電棒，其插通保護支柱管內，并且上端部與加熱機構連接；吹掃氣體流通用氣密室，其設置在處理容器的底部側，并且與保護支柱管內連通；和惰性氣體供給機構，其向吹掃氣體流通用氣密室內供給惰性氣體。由此，能夠防止載置臺產生較大的熱應力，防止該載置臺自身發生破損。
文檔編號H01L21/00GK102013408SQ20101027792
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月3日 優先權日2009年9月3日
發明者田中澄 申請人:東京毅力科創株式會社